Биологийн задралд ордог хуванцар нь био болон чулуужсан түлш дээр суурилсан байж болно. Хуванцар бохирдлын асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд сүүлийн жилүүдэд шинэ төрлийн хуванцарыг үйлдвэрлэж, ялангуяа байгалийн нөхцөлд тэдгээрийг задлах хугацааг богиносгохыг хичээж байна. Гэсэн хэдий ч одоо байгаа бүх био задрах хуванцарууд энэ зорилгодоо хүрч чадаагүй байна.
Биологийн задралд ордог хуванцаруудын тодорхойлолт
Биологийн задралд ордог хуванцар гэдэг нь бичил биетний үйлчлэлээр задарч боломжийн хугацаанд ус, нүүрстөрөгчийн давхар исэл зэрэг байгалийн эцсийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх боломжтой хуванцар юм. Задархад шаардагдах хугацаа нь материал, температур, чийг зэрэг орчны нөхцөл, задралын байршлаас бүрэн хамаарна (BPI хуудас. 2).
Биологийн аргаар хурдан задарч, металлаар бохирддоггүй ялзмагт хувирдаг хуванцарыг бордоо юм. Биологийн задралд ордог бүх хуванцарууд бордоо биш; зөвхөн зарим нь.
Материалууд нь ASTM D6400 эсвэл D6868-ийн үзүүлэлтүүдийг хангасан байх ёстой бөгөөд энэ нь хуурай газар дээр задрах чадвартай, бордоо гэж нэрлэгддэг бөгөөд далайн орчинд ASTM D7081-ийн үзүүлэлтүүдийг хангасан байх ёстой. ASTM бол дэлхий даяарх бүтээгдэхүүний стандартын бүлэг юм.
Биологийн задалдаг биологийн суурьтай полистер хуванцар
Ургамалаас гаргаж авсан хуванцарыг био суурьтай хуванцар гэж нэрлэдэг. Эдгээр нь бүгд био задралд ордоггүй; Жишээлбэл, удаан эдэлгээтэй байхаар хийгдсэн био суурилсан PET савнууд байдаг. Биологийн задралд ордог био суурьтай хуванцарыг ургамлаас гаргаж авсан биомасс ба полиэстер гэсэн хоёр материалаар хийдэг. Полилактидын хүчил (PLA) ба полигидроксиалканат (PHA) гэсэн хоёр төрлийн био суурилсан полистер байдаг.
Полигидроксиалканат (PHA)
PHA-г нян ба генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн организм (GMO) ургамлаас байгалийн аргаар гаргаж авдаг ч хүнсний хаягдлаас үйлдвэрлэл явуулахаар төлөвлөж байна. Полигидроксибутират эсвэл PHB нь өргөн хэрэглэгддэг PHA-ийн нэг төрөл юм. Бактериас зөвхөн хязгаарлагдмал хэмжээгээр гаргаж авах боломжтой тул PHA-г хийхэд үнэтэй байдаг.
- Хэрэглээ:PHA-г хүнсний боодол, аяга, таваг, цаас, картон бүрээс болон "эмийн зориулалттай оёдол, самбай, бүрээс зэрэг эмнэлгийн олон төрлийн зориулалтаар" ашигладаг. Үйлдвэр, боловсролын хамтын ажиллагааны төвийн (CIEC тайлан) тайлангийн дагуу. Энэ нь одоогоор ашиглагдаж байгаа PE, PS, PVC, PET зэрэг үндсэн чулуужсан түлш дээр суурилсан хуванцарыг орлох боломжтой.
- PHA-хольсон цардуул/целлюлоз хуванцар: Зарим хуванцар эд зүйлсийг бүхэлд нь PHA-аар хийсэн байдаг ба усны савны хувьд Bio Based Press гэж тэмдэглэжээ. Гэсэн хэдий ч PHA үйлдвэрлэх нь үнэтэй байдаг тул үүнийг илүү хэмнэлттэй болгохын тулд цардуул, целлюлозтой хольдог. Энэ нь Dartmouth бакалаврын шинжлэх ухааны сэтгүүлийн (DUJS) дагуу задралын хурдыг сайжруулах нэмэлт давуу талтай.
- Биологийн задрал: Микроб, мөөгөнцөр ихтэй орчинд ялангуяа хөрсөнд бүрэн бордоо байж болно. Эдгээр микробууд ферментийн тусламжтайгаар PHA-г задалдаг. Задаргаа хийхэд шаардагдах хугацаа нь хүрээлэн буй орчны микробын агууламжаас хамаарна.
- PHA арын хашаанд задрахад хоёр сар шаардлагатай гэж Bio Based Press мэдээлэв.
- 6 сарын дараа 50% -иас бага нь задардаг далайн усанд задралын хурд хамаагүй удаан байдаг CalRecycle (хуудас 6). PHA нь зургаан сарын дотор 30%-ийн задралыг үзүүлж ASTM D7081 туршилтыг давсан (х. 7).
Полилактидын хүчил (PLA)
DUJS-аас ХАЧА нь нянгаар исгэх замаар хийгдсэн термопластик гэж тайлбарлав. PLA нь үнэндээ олон тооны сүүн хүчлийн молекулуудын урт гинж юм. Сүүн хүчил үйлдвэрлэх олон хямд арга байдаг тул тэдгээрийг зөвхөн полимержуулж эсвэл нэгтгэх хэрэгтэй. Тиймээс PLA нь PHA-аас бага үнэтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч PLA нь хэврэг бөгөөд түүний хэрэглээ нь PHA-аас илүү хязгаарлагдмал байдаг. Үйлдвэрлэгчид нэмэлт бодис эсвэл полимер оруулснаар энэ асуудлыг даван туулдаг.
- Хэрэглээ: Хүнсний уут, хүнсний сав баглаа боодол, шил, аяга, таваг зэрэгт хийдэг. Энэ нь хүчил агуулагдах үед сайн задардаг тул эмнэлгийн оёдол, хавтан гэх мэт эмнэлгийн зарим хэрэглээнд ашигладаг бөгөөд 90 хоногийн дараа уусдаг CIEC тайланд тэмдэглэжээ. Энэ нь мөн объектыг 3-D хэвлэхэд ашиглагддаг.
- PLA ба полимер хольц: PHA-г мөн DUJS-ийн дагуу чанараа сайжруулахын тулд сэргээгдэх эх үүсвэрийн полимеруудтай хольж болно.
- Биологийн задрал: Энэ орчинд шаардлагатай температур, усны түвшин байхгүй тул PLA-ийг хашаандаа амархан бордоо болгох боломжгүй.
- PLA хөрсөнд задрахад 6-12 сар шаардлагатай.
- ХАЧА нь арилжааны байгууламжид 3-6 сарын хугацаа шаардагддаг гэж World Centric тэмдэглэв.
- Хүчилтөрөгчийн оролцоотойгоор задрах үед эцсийн бүтээгдэхүүн нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба ус юм.
- Хэрэв хүчилтөрөгчгүй хогийн цэгт ХАЧА-ийн доройтол нь Америкийн химийн нийгэмлэгийн ялгаруулдаг нүүрстөрөгчийн давхар исэлээс 20 дахин илүү байгаль орчинд хор хөнөөлтэй метан хий үүсгэдэг (хуудас 2).
- PLA CalRecycle-ийн дагуу 6 сарын дараа далайн усанд ердөө 3% нь задардаг тул ASTM D7081 тестийг давж чадаагүй (хуудас. 7).
ХХА нь хөрс болон далайн усанд хурдан задардаггүй тул хог хаях үед асуудал үүсгэдэг.
Биомасс дээр суурилсан био задрах хуванцар
Биомасс дээр суурилсан хуванцарыг тарианы үлдэгдэлээс гаргаж авсан цардуул, целлюлоз, мөн модны модоор хийдэг.
Целлюлоз ацетат
Целлюлозын ацетат (CA) нь ургамлын хэсэг бүрт байдаг целлюлозоос гаргаж авсан нийлэг бүтээгдэхүүн юм. 2018 оны шинжлэх ухааны нийтлэлд дурдсанаар целлюлозыг хөвөн, мод, тариалангийн хог хаягдлаас гаргаж авдаг. Үүнийг цутгасан хатуу хуванцар, тамхины шүүлтүүр, бүрээс, гэрэл зургийн хальс, шүүлтүүр хийхэд ашиглаж болно. Целлофан бол целлюлозоос үүссэн биологийн задралын хальс юм. Phys.org сайтын мэдээлснээр хаягдал тариалан болон модон материалаас усанд тэсвэртэй, задрах чадвартай шинэ хуванцар хальс олж авах шинэ судалгаа үргэлжилж байна.
Биологийн задралд: Судалгаанаас харахад СА байгальд 18 сарын дараа муудаж, жингийнх нь 70%-иар багасдаг.
Цардуул
2017 оны тоймд цардуулыг дулаан, ус, хуванцаржуулагчаар боловсруулж термопластик гарган авдаг. Түүний хүчийг сайжруулахын тулд бусад материалаар хийсэн дүүргэгчтэй хослуулдаг. Цардуулын гол эх үүсвэр нь эрдэнэ шиш, улаан буудай, төмс, кассава юм. Энэхүү хуванцарыг сав баглаа боодол, уут, хөдөө аж ахуйн хальс, аяга таваг, цэцгийн саванд хийж, савлагаа, өргөн хэрэглээний бараа үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Хүнсний сав баглаа боодлын форумын дагуу энэ нь полистиролын (PS) өөр хувилбар гэж тооцогддог. 2017 оны Физикийн тайланд биод суурилсан болон уламжлалт хуванцарыг илүү задрах чадвартай болгохын тулд цардуул нэмдэг.
Биологийн задрал: Цардуулд суурилсан хуванцар нь бордоо эсвэл зөвхөн биологийн задралд ордог. Аж үйлдвэрийн байгууламжид ялзрах боломжтой хувилбаруудыг задлахад 90 хоног шаардлагатай байдаг бол биологийн задралд 46% нь 100 хоног, бүрэн задрахын тулд хоёр жил хүртэл хугацаа шаардагддаг.
Чулуужсан түлшинд суурилсан биологийн задрах хуванцар
Биопластикийн гарын авлагын дагуу био задрах чадвартай хэд хэдэн чулуужсан түлшний хуванцарууд бий. Хамгийн түгээмэл нь полибутилен сукцинат (PBS), поликапролактон (PCL), полибутират адипатын терефталат (PBAT) болон поливинил спирт (PVOH/PVA).
- PBAT нь чулуужсан түлшний деривативаас гаргаж авдаг полимер бөгөөд заримдаа цардуултай хослуулан хэрэглэдэг. Энэхүү полимерийг сэргээгдэх эх үүсвэрээс үйлдвэрлэхээр хүчин чармайлт гаргаж байна. Биопластик гарын авлага нь үүнийг LDPE болон HDPE-ийн орлуулагч гэж үздэг. Энэ нь хогийн уут, боодлын хальс, нэг удаагийн савлагаа, ширээний хэрэгсэл (аяга, аяга таваг гэх мэт) хийхэд хэрэглэгддэг. Энэ нь зөвхөн биологийн хувьд задрахаас гадна бордоонд ордог.
- PCL нь эмнэлгийн зориулалтаар (оёдол ба утас) бордоо уут хийхэд гадаргууг бүрэх, гутал, арьс ширний наалдамхай бодис, гутлын хатуулаг болон ортопедийн чигжээс. Энэ хуванцар нь мөөгөнцрийн нөлөөгөөр задарч болно. Энэ материалаар хийсэн хальсны 90 гаруй хувь, хөөсөнцөрийн 40 хувь нь 15 хоногийн дотор задрах боломжтой.
- PBS нь чулуужсан түлшнээс гаргаж авсан давирхай юм эсвэл Succinity-ийн дагуу био суурьтай байж болно (хуудас 1, 5). Чанарыг сайжруулахын тулд бусад био суурьтай полимер эсвэл jute гэх мэт утастай хослуулж болно. PBS нь хүнсний сав баглаа боодол, үйлчилгээний хэрэгсэл, хөдөө аж ахуйн бүрээс, ургамлын сав, живх, загас агнуурын тор зэрэг эрүүл ахуйн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.
- PVOH нь LDPE болон HDPE-ийг орлох савлагааны хальс хийхэд ашиглаж болох давирхай юм. Түүний бусад чухал хэрэглээ нь Хүнсний сав баглаа боодлын форумын дагуу цаас, картон үйлдвэрлэхэд зориулсан бүрэх, нэмэлт бодис юм.
Үйлдвэрлэлийн бордоогоор гурван сарын дотор, арын талбайн бордоогоор нэг жил, хөрс/ хогийн цэгт нэгээс хоёр жилийн дотор бүх чулуужсан түлш дээр суурилсан хуванцарууд нь InnProBio (хуудас 4).
Дахин боловсруулах ба бордоо
Биологийн задралд ордог төрөл бүрийн хуванцарыг амьдралынхаа мөчлөгийн төгсгөлд эмчлэхийн тулд тэдгээрийн шинж чанарыг анхаарч үзэх хэрэгтэй гэж Байгаль орчныг хамгаалах агентлаг (EPA) анхааруулж байна.
- EPA нь ердийн хуванцарыг дахин боловсруулдаг хогийн саванд биологийн задралд ордог хуванцарыг нэмж болохгүй гэж тайлбарлаж байгаа бөгөөд тэдгээр нь өөр өөр материалаар хийгдсэн байдаг. Энэ нь био суурилсан болон чулуужсан түлшний аль алинд нь үнэн юм.
- Хэдийгээр хуванцарыг биологийн аргаар задалдаг, бордох боломжтой гэж тэмдэглэсэн ч тэдгээрийн ихэнх нь зөвхөн бордоо боловсруулах үйлдвэрт байдаг нөхцөлд л мууддаг; Хамгийн ойрын бордооны үйлдвэрийн талаарх мэдээллийг орон нутгийн дахин боловсруулах агентлагуудтай холбоо барина уу. 2017 онд АНУ-д ердөө 200 ийм байгууламж байсан тул ийм төрлийн төвүүдийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай.
- Уутыг бордооны саванд хийхээсээ өмнө бүтээгдэхүүний зааврыг дагаж, гэртээ бордоо хийж болдог эсэхийг баталгаажуулна уу.
- Биологийн задралд ордог хуванцараас материалыг дахин боловсруулах замаар дахин боловсруулах боломжгүй, учир нь тоног төхөөрөмж дутмаг.
Био суурьтай, био задрах хуванцарыг ашиглахын тулд үр дүнтэй ялгах, цуглуулах, задлах шаардлагатай. Хэрэв байхгүй бол ихэнх биологийн задралд ордог хуванцарууд хогийн цэгт хаягддаг.
Биологийн задралд ордог хуванцаруудын ирээдүй
Хуванцарыг зөв хаяхгүй бол биологийн шинж чанар нь хуванцар бохирдлын асуудлыг шийдэж чадахгүй. Хэрэглэгчийн зан төлөв нь ердийн чулуужсан түлшний хуванцараас биологийн задралд ордог хуванцар болгон өөрчлөгдсөний үр шимийг хүртэхийн тулд хэрэглээгээ багасгах эсвэл хуванцарыг дахин боловсруулахад анхаарлаа төвлөрүүлэх шаардлагатай хэвээр байна.
